De Antan 2 was een afgeleide van de Antan zoals ontworpen door Luc Pistorius F6BQU en ook gepubliceerd in CQ-PA Nr11 van 2004. De Antan bestaat uit een Freq. generator opgebouwd rond LTC1799 , een meetbrugje met Ringkern ,2 Potmeters en een variabele Condensator. De Freq. instelling gebeurd d.m.v. een 10 slagen potmeter en een Freq.meter. De 'Z' kon je aflezen op de Potmeterschaal , de SWR was op z'n best als de analoge meter weinig uitslag gaf. Met de variabele Condensator kon je bepalen of de antenne zich Capacitief of Inductief gedroeg. En er was nog een Potmeter voor de gevoeligheid.
Al met al een leuk apparaat, maar met toch nog 4 instelorganen. Om de bediening toch wat eenvoudiger te maken ben ik aan de slag gegaan , en heb uiteindelijk de ANTAN III 'ontworpen' die nu nog slechts een Potmeter heeft voor de Freq. instelling en een aan/uit knop , de uitlezing gebeurd op een 2 regelig LCD display , waarop de Freq. de Swr en de 'Z' wordt weergegeven.
De 'Z' is de samengestelde Imp. dus Ohms en deels Capacitief of Inductief. Ik heb dit bewust niet opgesplitst in J omdat dit erg veel rekenwerk is , en het de meetbrug extra gecompliceerd maakt , en ook weer extra afregel punten teweeg brengt. Doordat bij gelijkrichten van de gemeten spanningen de Fase informatie verloren gaat , is het tevens niet mogelijk om +J of -J te bepalen. Ook kan niet iedereen omgaan met Complexe berekeningen. Nu is het zo als de te meten antenne een lage Swr en 'Z' vertoond aan het begin de bv. 40mtr Band , de antenne te lang is , en te kort als de Swr en 'Z' laag zijn aan de bovenkant van de 40 mtr Band. Ook kan een antenne met z'n fysieke lengte te hoog of te laag hangen om dit soort Swr afwijkingen te vertonen.
Onze Zender is op z'n best als de antenne een Imp. heeft die zo dicht mogelijk bij 50 Ohm ligt , de Swr is dan 1.0 , bij andere Imp. hoger of lager dan 50 Ohm kan de eindtrap het vermogen terug regelen , we kunnen de Swr ook met de gewone Swr meter meten , met laag vermogen zodat de eindtrap heel blijft. Een Swr van 1.5 is voor velen al goed , sommige doen niet moeilijk bij een Swr van 2 maar je Swr meter verteld ons niet dat een Swr van 1.5 een Imp. kan zijn van 75 , maar ook van 33 Ohm. Een Swr van 2 kan een imp. zijn van 100 maar ook van 25 Ohm , misschien heb je een 1:6 Balun gebruikt i.p.v. een 1:4 Balun of omgekeerd. Dit alles vermeld de Antan III door de Frequentie , en de bijbehorende Swr en de 'Z' in het display te vermelden.
Uiteraard is de 'Z' alleen juist bij Resonante antenne's , bij niet resonante antenne's komt de 'Z' niet meer overeen met de SWR , bij SWR van 1,5 zal geen 'Z' van 75 of 33 Ohm horen of omgekeerd , maar bij 'bijna' aanpassing zullen beide waarden 'laag' zijn.Wat er aan de AntanIII anders is , eigenlijk alleen de meetbrug en de Freq.teller. De meetbrug is een halve Wheatstone brug met weerstanden , en de Freq.teller
is van extra software voorzien om de Swr en de 'Z' te kunnen bepalen. Ook de PIC processor is aangepast (16F88) omdat wij nu spanning moeten kunnen meten , wat met de 16F84 niet kon.
Verder is de uitleeseenheid vrijwel gelijk aan de eerder gepubliceerde Swr&Pwr meter , maar wel uitgebreid om ook de Freq. te kunnen meten.
Het prototype , de Antenne ingang is met een 50 Ohm dummy afgesloten.
Het schema van de Meetbrug.
De Freq. generator is het zelfde als die van de Antan alleen de meetbrug
is veranderd. De brug bestaat uit twee weerstanden , een vaste weerstand van 50 OHM , de andere is de 'weerstand' van de Antenne. Als de antenne 50 Ohm is op de
ingestelde Freq. van de generator zijn de spanningen over beide weerstanden gelijk. Ub is de generator spanning en Uz is dan de helft van Ub.
Als de antenne niet 50 Ohm is op de ingestelde Freq. zal de 'weerstand' van de antenne hoger of lager zijn en evenzo de spanning op Uz. De software in de PIC processor zal uit beide spanningen de Swr en de 'Z' berekenen , en op het LCD display weergeven. De spanningsregelaars 78L05 zijn vervangen door LowDrop type's LM2931 , zo halen wij het maximum uit een 9v batterij , als je een 9V accu hebt , gebruik dan een 78L05 , die is bij 7,2V 'leeg'.
Het schema van de uitleeseenheid.
Het is belangrijk dat de diode's op gelijke drempelspanning worden geselecteerd , en dat de diode's met
(bijna) gelijke drempelspanning in de zelfde helft , dus in Ub of Uz van de schakeling worden gebruikt. De niet-lineariteit van de diode's wordt ook hier met de OpAmp LM258
zoveel mogelijk gecorrigeerd. De 16F88 heeft 10 Bit AD converters aan boord. De 10K instelpot aan pen 3 van de Lcd is voor de Contrast instelling.
De BSX20 versterkt het signaal van de Freq. generator , zodat het voor de PIC op een bruikbaar nivo is. De weerstand van 470 OHM aan pen 15 van het LCD beperkt de stroom door de LED achtergrond verlichting , en dus ook voor de 9V batterij. De door mij gebruikte LCD heeft een blauwe achtergrond verlichting met Low Current LED's. Voor een ander LCD zal de weerstand lager bv. 33 OHM moeten zijn. Met de 27 pF trimmer aan het 4Mhz kristal kan de Counter geijkt worden met een bekende Freq. , laat hiervoor een draad aan de 50K potmeter niet aangesloten , en verbind de Antenne ingang met een signaal ( > 50mV ) van een bekende Freq. 'Z'o kan door het loskoppelen van de Potmeterdraad met een schakelaar , de Antan ook als Freq. meter tot ca. 60Mhz worden gebruikt.
De print van de Meet brug.
Alle componenten behalve het SMD IC worden op de onderdelenzijde gemonteerd , de BNC m.b.v afstand bussen
en de midden pen steekt door de print en wordt aan de koperzijde gesoldeerd. De print wordt met de schakelaar en de BNC connector tegen de smalle boven zijde van de behuizing gemonteerd.
Het enige punt van de schakeling dat met de behuizing is verbonden is de Bnc connector , deze wordt met M2,5 boutjes en moertjes en metalen afstandbus aan de kast en de print bevestigt.
De print van de Uitleeseenheid.
De print wordt achter het Lcd display bevestigd met afstandbusjes en twee M2,5 boutjes , door de onderste twee gaatjes. De andere kant wordt door de draden van de LCD aansluitingen vastgehouden. De 10K pot voor het contrast wordt op '12 uur' ingesteld.
Foto van het inwendige.
De print van de Meetbrug zit tegen de bovenkant van het kastje.
Toepassingen. De Antan is voor allerlei andere metingen bruikbaar , zo kunnen we van een onbekende Balun de transformatieverhouding bepalen door de Antan en de Balun met een kort stukje 50 Ohm coax te verbinden. Aan de antenne kant van de Balun zitten meestal schroef verbindingen , waaraan wij met korte stukjes draad een 500 Ohm Potmeter (geheel van kunststof ook de as) verbinden. Draai nu de Potmeter op max. weerstand , en zet de Antan op bv. 10MHz. Lees nu de Swr en de 'Z' af , die zal meestal niet laag zijn , en draai de potmeter zover terug tot de 'Z' 50 Ohm is. Als de Balun goed is zal de Swr 1.0 of heel dicht bij deze waarde liggen , neem dan voorzichtig de potmeter los en meet de weerstand tussen de aansluitdraden. De transformatie verhouding is nu de gemeten weerstand gedeeld door 50.
Maar onthoud wel dat de Transformatie verhouding alleen geldt wanneer de Antenne resonant is , dus bv. bij een dipool antenne , als de antenne niet resonant is zal de transformatie verhouding ook niet de gemeten of opgegeven waarde hebben. Wanneer de transformatie verhouding van de Balun bekend is kunnen wij een vaste weerstand op de balun aansluiten , ook weer met zo kort mogelijke draden. De Bandbreedte van de Balun kunnen wij bepalen door de frequentie van de Antan te veranderen , zolang de 'Z' nog rond 50 Ohm blijft is de balun op dit Freq.gebied te gebruiken.
De 'bandbreedte' van de Balun wordt door het kernmateriaal bepaald , 4C65 of Amidon 61 materiaal is geschikt voor 3,5 Mhz t/m 50Mhz. Voor 1,9 Mhz tot 30 Mhz is 4A11 goed bruikbaar , Amidon 43 loopt door tot 50 Mhz.
De veel besproken 'Rode kern' is nagenoeg niet bruikbaar als Balunkern...dat deze toch wordt gebruikt ligt aan het feit\dat Amidon de AL waarde vermeld bij 100 of 1000 windigen , dan lijkt het heel wat , maar de bruikbare AL waarde ligt bij 10 tot 12 nH/N2 terwijl dit minstens het 10 voudige moet zijn voor een Balun.